[发明专利]多室式钢管混凝土异形柱

说明书

技术领域

本发明属于建筑工程领域，具体涉及一种多室式钢管混凝土异形柱。

背景技术

随着我国钢产量的不断提高，经济的不断发展，对绿色环保型建筑的不断要求，钢结构 住宅在我国得到了迅速发展。考虑到我国人口众多，土地资源相对不足，宜发展多层和小高层 钢结构住宅。这些钢结构住宅多采用框架-支撑体系或框架-混凝土剪力墙(核心筒)体系， 柱子可采用钢柱、钢管混凝土柱和钢骨混凝土柱，后两种为组合柱。在小高层建筑中，组合 柱比钢柱省钢，进而也就可以降低工程造价，但是钢骨混凝土柱的施工较钢管混凝土柱复杂， 因此目前已建的钢结构住宅中有许多采用了钢管混凝土柱。然而尽管钢管混凝土柱的截面尺 寸与钢筋混凝土柱相比已大大减小，但柱子凸出墙面的问题依然存在。在钢筋混凝土结构中， 采用异形柱使这个问题得到了解决，因此，近年来对钢管混凝土也提出了异形柱的概念，即 角柱采用L形截面、边柱采用T形截面、中柱采用十字形截面，通过在钢管中直接浇注混凝 土而成。钢管混凝土异形柱不但能避免柱子凸出墙面，便于空间利用，还能充分发挥钢材和 混凝土的材料性能。

目前，研究者已提出了多种钢管混凝土异形柱的截面形式，最早提出的是普通钢管混凝 土异形柱，如图1所示，由钢板焊接成异形钢管再向其中浇注混凝土构成，但该截面上存在 90度的负角，削弱了钢和混凝土的相互作用，其组合性能较差。在此基础上，研究者们提出 了一些构造措施如设置加劲肋如图2所示、设置约束拉杆如图3所示，或焊接销钉如图4所 示等来更好的实现钢材和混凝土的共同工作。这些措施在一定程度上弥补了普通钢管混凝土 异形柱的缺陷，抑制或减缓钢板的局部屈曲，但上述构造措施也增加了异形柱的施工制作和 设计难度，不便于应用。还有的研究者提出了用两根或三根矩形钢管焊接成钢管混凝土组合 异形柱，这种截面构造简单，便于施工，但截面上存在宽厚比较大的边，容易过早屈曲，降 低了构件的整体性能。此外，这种截面尺寸也受到了钢管规格的制约，限制了其进一步的应 用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的钢管混凝土异形柱截面形式的不足，综合考虑力学性能、 施工制作、节点构造、设计难度及经济效益等各方面因素，提供一种多室式钢管混凝土异形 柱，其多室式截面能有效增强钢材和混凝土的相互作用，提高了构件的承载力和延性，便于 施工制作，设计也相对简单。

本发明是一种多室式钢管混凝土异形柱，由U形钢、矩形钢管和浇注其内的混凝土组成， U形钢和矩形钢管相互焊接在一起，组成不同截面的异形柱，整个异形柱截面由U形钢和矩 形钢管分隔成多室，U形钢和矩形钢管内填充混凝土。

所述的U形钢由钢板弯折或由钢板焊接而成，所述的矩形钢管由钢板先弯折后焊接或由 钢板直接焊接而成。

本发明的优点在于：

(1)异形柱的截面分成多室能有效增强钢材和混凝土的相互作用，并且U形钢和矩形 钢管直接受力，减小了截面尺寸，降低了钢板的宽厚比，利于材料性能的充分发挥和截面性 能的提高；

(2)与普通钢管混凝土异形柱相比，截面被分成多室后消除了90度的负角，提高了异 形柱的承载力，改善了异形柱的抗震性能；

(3)本发明比设置加劲肋等构造措施的钢管混凝土异形柱施工制作相对简单，保证了混 凝土的振捣、浇注质量，便于施工制作，经济效益较好；

(4)与钢管混凝土组合异形柱相比，多室式截面上钢材没有重叠的部分，比前者省钢； 截面上宽度较大的钢板因被分成了几段，不易过早屈曲，使混凝土和钢材的变形协调，受力 性能就更为合理。

附图说明

图1是本发明背景技术中普通钢管混凝土异形柱截面示意图；

图2是本发明背景技术中设置加劲肋的普通钢管混凝土异形柱截面示意图；

图3是本发明背景技术中设置拉杆的普通钢管混凝土异形柱截面示意图；

图4是本发明背景技术中焊接销钉的普通钢管混凝土异形柱截面示意图；

图5a是本发明的U形钢示意图；

图5b是本发明的矩形钢管示意图；

图6a是本发明由两个U形钢和一个矩形钢管组成截面为“T”字形的多室式钢管混凝土 异形柱截面示意图；

图6b是本发明由两个U形钢和一个矩形钢管组成截面为“L”字形的多室式钢管混凝土 异形柱截面示意图；